不同培養料栽培黑木耳子實體的主要營養成分分析*

李 紅，張 敏

（遼寧省農業科學院食用菌研究所，遼寧 沈陽 110161）

黑木耳 [Auricularia auricular-judae(Bull.)Quel.]是世界上產量僅次于雙孢蘑菇（Agaricus bisporus）、香菇（Lentinula edodes）、糙皮側耳（Pleurotus ostreatus） 的第四大栽培食用菌，在我國食用菌產業中占有重要地位[1]。黑木耳的人工栽培始于我國，栽培的方式主要是椴木栽培和代料栽培，受木材資源的限制，現在代料栽培是黑木耳主要的栽培方式。據報道[2－3]，代料栽培的黑木耳營養成分與椴木栽培的差別不大。黑木耳子實體中富含蛋白質、多糖、脂肪酸、膳食纖維、礦物質等多種營養物質[4－7]。為了充分利用本地資源，降低成本，設計3種不同添加比例的稻糠代替部分麥麩，以不加稻糠為對照，采用化學計量學主成分分析法對子實體營養成分和氨基酸含量進行分析、排序，為代料栽培黑木耳的培養料開發利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試菌種

黑木耳菌種黑威伴金，由黑龍江省微生物所提供。

1.2 培養料配方

試驗共設4個配方，配方組分詳見表1。

表1 培養料配方Tab.1 The component of substrate

1.3 方法

1.3.1 栽培試驗

供試的4個配方每個配方1 200袋，一共4 800袋。菌袋規格為16 cm×36 cm×0.05 cm聚乙烯袋，每袋裝濕料1 200 g。常壓滅菌，100℃保持12 h，待料溫降至28℃以下時取出，使用液體發酵罐菌種接種，根據工藝流程對發酵罐進行空消、實消，冷卻后接種，接種量一般為發酵罐容積的10%～20%，培養溫度為 22℃～25℃，攪拌速度 180 r·min－1～220 r·min－1，通氣量為 1.0∶0.5～1.0∶1.0，罐壓維持在 0.05 MPa 左右，定時調節pH。經過3 d～4 d的培養，結束發酵，取出菌種。根據菌種濃度，每個栽培袋接液體菌種20 mL～40 mL，按露地全光標準栽培模式管理，定時扎眼、催芽、出耳管理、采收、曬干，待檢測。

1.3.2 營養成分檢測

采用全自動氨基酸分析儀L－8800測定黑木耳氨基酸的含量；采用直接滴定法測定可溶性糖的含量[8]；采用凱氏定氮法測定粗蛋白含量[9]；采用索式提取法測定脂肪的含量[10]；按照 GB/T 5009.10－2003植物類食品中粗纖維的測定 標準測定粗纖維[11－12]；采用原子吸收光譜法測定鐵、鋅、鈣等微量元素含量。

1.3.3 數據處理

使用IBM SPSS Statistics 19軟件對氨基酸、可溶性糖、粗蛋白、微量元素等8種營養成分進行主成分分析[13－14]。

2 結果與分析

2.1 不同培養料栽培黑木耳子實體的營養成分測定

不同培養料栽培的黑木耳子實體營養成分的測定結果見表2，其標準化數據統計見表3。

表2 不同培養料配方栽培的黑木耳子實體營養成分含量情況Tab.2 Nutrient content of fruiting body of Auricularia auricula using different component of substrate

表3 不同培養料栽培的黑木耳子實體營養成分標準化數據Tab.3 Standardization data of Auricularia auricular fruiting body nutrition using different component of substrate

由表2可知，不同配方的黑木耳的子實體營養成分存在一定差異。運用SPSS分析軟件對原始數據進行標準化處理，即對同一變量減去均值再除以其標準差，以便消除原始數據之間量綱不同的影響，使標準化的數據具有可比性。從總體看，黑木耳子實體中總氨基酸含量豐富，而且含有較高的粗纖維和粗蛋白，粗脂肪含量低，鐵、鈣含量高于部分雞肉、豬肉以及蔬菜含量。綜上所述，黑木耳具有較好的營養價值，可作為補鈣、補鐵的良好食材。

2.2 不同培養料配方栽培黑木耳子實體的營養成分主成分分析

利用IBM SPSS Statistics 19對已測定的不同培養料配方栽培的黑木耳子實體8個營養成分進行主成分分析，見圖1。

通過圖1可知，特征值大于1的因子有3個，表明不同配方培養料影響黑木耳子實體營養的主要成分有3種。相關矩陣的特征值和方差貢獻率見表4。

圖1 主成分分析碎石圖Fig.1 The principal components analysis of gravel map

由表4可知，前3個主成分對解釋原有變量的貢獻值最大，第3個之后的因子特征值比較小，可以忽略。第一主成分的方差貢獻率最大，百分比為61.477%，特征值為4.918，對黑木耳子實體的營養起主要作用；第二主成分的方差貢獻率為25.099%，特征值為 2.008；第三主成分的方差貢獻率為12.139%，特征值為0.971。3個主成分的累積方差貢獻率達到了98.716%，即3個主成分基本包括了8種營養成分的信息。

表4 主成分解釋的總方差Tab.4 The total variance of principal component interpretation

2.3 不同培養料栽培的黑木耳子實體營養成分的綜合評價分析

黑木耳子實體不同營養成分的旋轉成分矩陣見表5。

由表5可知，第一主成分在變量粗脂肪、可溶性糖、粗纖維含量上有較高的載荷系數，說明這些成分與第一主成分有高度的相關性。正方向表示正相關性，負方向表示負相關性，可溶性總糖、粗纖維第一主成分有較高的正相關性，粗脂肪與第一主成分有較高的負相關性。第二主成分在變量鈣、鋅、鐵含量上有較高的載荷系數，說明這些成分與第二主成分有高度的正相關性。各營養成分的得分系數見表6。

表5 旋轉成分矩陣Tab.5 Rotation component matrix

通過成分得分系數表6可知，粗脂肪、可溶性糖、粗纖維對第一主成分的影響較大；鈣、鋅、鐵對第二主成分的影響較大。將其轉化成特征向量，可以得到反映不同培養料配方黑木耳子實體營養成分的2個主成分模型：

表6 成分得分系數矩陣Tab.6 The component score coefficient matrix

式中：X1、X2、X3…X8分別代表可溶性糖、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、總氨基酸、鐵、鋅、鈣。

將8個指標標準化值分別代入特征向量主成分模型計算各主成分得分，再以2個因子的方差貢獻率為權數，得到綜合評價各處理的計算公式：

主成分因子得分及黑木耳子實體營養成分綜合得分見表7。

表7 主成分因子得分及黑木耳子實體營養成分綜合得分Tab.7 The scores of principal component factors and Auricularia auricular fruiting body nutrition score

由表7可知，配方3的營養成分綜合得分最高，其次為配方1和配方4，配方2營養成分得分最低。

2.4 不同培養料栽培的黑木耳子實體氨基酸的測定

不同培養料栽培的黑木耳子實體氨基酸含量及其標準化數據分析見表8及表9。

表8 不同培養料栽培的黑木耳子實體的氨基酸含量Tab.8 Fruiting body amino acid content of Auricularia auricular using different component of substrate

表9 不同培養料栽培的黑木耳子實體氨基酸含量標準化數據Tab.9 Standardization data of Auricularia auricular fruit body amino acid content using different component of substrate

由表8及表9可知，不同培養料栽培的黑木耳子實體共檢測出17種氨基酸，其中包括蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸7種人體必需氨基酸，以及天冬氨酸、谷氨酸、胱氨酸、絲氨酸、甘氨酸、組氨酸、精氨酸、丙氨酸、脯氨酸、酪氨酸10種非必需氨基酸。

2.5 不同培養料栽培的黑木耳子實體氨基酸含量的主成分分析

利用IBM SPSS Statistics 19對已測定的不同培養料栽培的黑木耳子實體17種氨基酸含量進行主成分分析，結果見圖2，主成分解釋的總方差見表10。

由圖2可知，特征值大于1的因子有3個，表明影響氨基酸含量的主要成分有3種，根據表10得到的相關矩陣的特征值和方差貢獻率可知，這3個主成分對解釋原有變量的貢獻值最大，第3個以后的因子特征值比較小，可以忽略。第一主成分的方差貢獻率最大，百分比為73.444%，特征值為12.485，對黑木耳子實體的氨基酸起主要作用，第二主成分的方差貢獻率為13.124%，特征值為2.231，第三主成分的方差貢獻率為7.439%，特征值為1.265。3個主成分的累積方差貢獻率達到了94.008%，即3個主成分基本包括了17種氨基酸的信息。

圖2 主成分分析碎石圖Fig.2 The principal components analysis of gravel map

表10 主成分解釋的總方差Tab.10 The total variance of principal component interpretation

2.6 不同培養料栽培黑木耳子實體的氨基酸含量綜合評價分析

不同培養料栽培黑木耳子實體的氨基酸含量綜合評價分析見表11。

表11 旋轉成分矩陣Tab.11 Rotation component matrix

根據表11旋轉成分矩陣表明，第一主成分在變量蘇氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、苯丙氨酸含量上有較高的載荷系數，說明這些成分與第一主成分有高度的正相關性。第二主成分在變量胱氨酸、賴氨酸含量上有較高的載荷系數，說明胱氨酸與第二主成分有高度的正相關性，賴氨酸與第二主成分有高度的負相關性。第三主成分在變量蛋氨酸含量上有較高的載荷系數，說明蛋氨酸與第三主成分有較高的正相關性。各氨基酸的成份得分系數矩陣見表12。

通過成分得分系數表12可知，苯丙氨酸、脯氨酸、天冬氨酸、纈氨酸、丙氨酸、蘇氨酸對第一主成分的影響較大；胱氨酸對第二主成分的影響較大；蛋氨酸對第三主成分的影響較大。將其轉化成特征向量，可以得到反映不同培養料配方黑木耳氨基酸含量的3個主成分模型。

表12 成分得分系數矩陣Tab.12 The component score coefficient matrix

式中：X1、X2、X2……X17分別代表蘇氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、谷氨酸、亮氨酸、精氨酸、甘氨酸、酪氨酸、異亮氨酸、組氨酸、纈氨酸、絲氨酸、胱氨酸、賴氨酸、蛋氨酸等17種氨基酸。

將17個指標標準化值分別代入特征向量主成分模型計算各主成分得分，再以3個因子的方差貢獻率為權數，得到綜合評價各處理的計算公式：

主成分因子得分及黑木耳子實體氨基酸含量綜合得分見表13。

表13 主成分因子得分及黑木耳子實體氨基酸含量綜合得分Tab.13 The scores of principal component factors and Auricularia auricular fruiting body amino acid content score

由表13結果表明，配方4的氨基酸綜合得分最高，其次為配方1和配方2，配方3氨基酸得分最低。

3 結論與討論

不同培養料栽培的黑木耳子實體在營養成分含量上存在一定的差異[15-16]。通過成分得分系數可知，粗脂肪、可溶性糖、粗纖維對第一主成分的影響較大；鈣、鋅、鐵對第二主成分的影響較大。4個培養料配方中，配方3的第一主成分得分最高，說明粗脂肪、可溶性糖、粗纖維的含量最高；配方1的第二主成分得分最高，說明鈣、鋅、鐵的含量最高。

由于黑木耳中粗蛋白質含量遠高于水果、蔬菜和糧食作物，可與肉、蛋媲美，所以有必要對其氨基酸組成進行分析[17-18]。經過測定發現，黑木耳中含有17種氨基酸，其中包括蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸等7種人體必需氨基酸，以及天冬氨酸、谷氨酸、胱氨酸、絲氨酸、甘氨酸、組氨酸、精氨酸、丙氨酸、脯氨酸、酪氨酸等10種非必需氨基酸。通過成分得分系數可知，苯丙氨酸、脯氨酸、天冬氨酸、纈氨酸、丙氨酸、蘇氨酸對第一主成分的影響較大，配方4的第一主成分得分最高，說明苯丙氨酸、脯氨酸、天冬氨酸、纈氨酸、丙氨酸、蘇氨酸的含量最高，胱氨酸對第二主成分的影響較大；配方1的第二主成分得分最高，說明胱氨酸含量最高；蛋氨酸對第三主成分的影響較大，配方3的第三主成分得分最高，說明蛋氨酸含量最高。

綜合不同培養料栽培的黑木耳子實體營養成分的3個主成分得分，配方4最高，說明可適當降低一些木屑的使用。由于遼寧是水稻主產區，稻糠資源豐富，而麥麩則需要從外省引進，用稻糠代替部分麥麩，不但可以提高黑木耳的品質，還可以大大降低成本，可進一步推廣應用[19]。